Συμβαίνει στο Πολυτεχνείο Κρήτης σε ροή RSS
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Water, το Πολυτεχνείο Κρήτης σε συνεργασία με μια διεθνή ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Potsdam, εφάρμοσε για πρώτη φορά μια νέα μέθοδο ελέγχου της συνέπειας των παγκόσμιων υδρολογικών μοντέλων.
Τα υδρολογικά μοντέλα που εφαρμόζονται σε παγκόσμια κλίμακα αποτελούν βασικά εργαλεία για την προσομοίωση και κατανόηση του υδρολογικού κύκλου. Πιθανώς η σημαντικότερη χρήση αυτών των μοντέλων επί του παρόντος είναι η κατανόηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στον κύκλο του νερού. Η κοινωνία μας βιώνει πολλές από αυτές τις επιπτώσεις μέσω αλλαγών στα ακραία υδρολογικά φαινόμενα, όπως η αύξηση της ξηρασίας και των πλημμυρών, που αποτελούν αυξανόμενες απειλές για τους ανθρώπους και τα οικοσυστήματα. Υπάρχουν όμως και αλλαγές στη γενική διαθεσιμότητα του νερού, για παράδειγμα στην υγρασία του εδάφους, η οποία έχει σημασία για τη γεωργία, ή στον εμπλουτισμό των υπόγειων υδάτων, ο οποίος είναι σημαντικός για τη βιώσιμη χρήση των υπόγειων υδάτων.
Ωστόσο, οι ασυνέπειες μεταξύ των αποτελεσμάτων των διαφόρων παγκόσμιων υδρολογικών μοντέλων καθιστούν αβέβαια τα εν λόγω συμπεράσματα που βασίζονται στα μοντέλα αυτά. Οι ασυνέπειες αυτές δεν έχουν ακόμη ποσοτικοποιηθεί επαρκώς και οι υφιστάμενες προσεγγίσεις αξιολόγησης παρέχουν περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με το πώς θα μπορούσαν να βελτιωθούν τα μοντέλα.
Η νέα αυτή μελέτη είναι είναι η πρώτη που χρησιμοποιεί συσχετίσεις μεγάλης κλίμακας μεταξύ κλιματικών και υδρολογικών μεταβλητών για να αποκαλύψει τις διαφορές μεταξύ μοντέλων και παρατήρησης. Συγκεκριμένα, οι συσχετίσεις μεταξύ κλιματικών και υδρολογικών μεταβλητών - οι λεγόμενες λειτουργικές συσχετίσεις - παρέχουν μια επισκόπηση του τρόπου λειτουργίας του παγκόσμιου υδρολογικού κύκλου. Πόσο εξαρτάται ο εμπλουτισμός των υπόγειων υδάτων από τις βροχοπτώσεις και πόσο ισχυρή είναι η επίδραση άλλων παραγόντων, όπως η γεωλογία; Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα είναι εξαιρετικά σημαντικές, αλλά συχνά δεν είναι διαθέσιμες για μεγάλες περιοχές της χερσαίας επιφάνειας, γεγονός που αντανακλάται και σε ασυνέπειες μεταξύ των μοντέλων.
Ο αναπληρωτής καθηγητής Α. Κουτρούλης και ο Δρ. Μ. Γρυλλάκης από το Πολυτεχνείο Κρήτης, συνέβαλαν στην προσομοίωση του παγκόσμιου υδρολογικού κύκλου χρησιμοποιώντας το μοντέλο JULES - ένα μοντέλο ανοικτού κώδικα που έχει αναπτυχθεί για την προσομοίωση διεργασιών στη χερσαία επιφάνεια τόσο σε παγκόσμιο όσο και σε τοπικό επίπεδο.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αναζητούν νέες μεθόδους για την αξιολόγηση αυτών των εξαιρετικά σημαντικών μοντέλων, ώστε αφενός να ενημερώνονται οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων για το πόσο αξιόπιστα είναι τα αποτελέσματα των μοντέλων, αλλά και να βοηθούν στην περεταίρω βελτίωσή τους. Αυτό προσφέρει τη δυνατότητα για θεμελιώδεις προόδους στην παγκόσμια υδρολογία και δύναται να αποτελέσει επίκεντρο της υδρολογικής έρευνας, ιδίως για την αξιολόγηση των μοντέλων.
Gnann, S., Reinecke, R., Stein, L., Wada, Y., Thiery, W., Müller Schmied, H., Satoh, Y., Pokhrel, Y., Ostberg, S., Koutroulis, A., Hanasaki, N., Grillakis, M., Gosling, S.N., Burek, P., Bierkens, M.F.P., Wagener, T. (2023). Functional relationships reveal differences in the water cycle representation of global water models. Nature Water DOI: 10.1038/s44221-023-00160-y
TUC contributes to a recent study published in NATURE WATER
In a study recently published in the journal Nature Water, the Technical University of Crete, in collaboration with an international team led by the University of Potsdam, applied for the first time a new method for assessing the consistency of global hydrological models against observations.
Hydrological models applied on a global scale are key tools for the simulation and understanding of the hydrological cycle. Probably the most important use of these models at present is to understand the impacts of climate change. Our society is experiencing many of these impacts through changes in hydrological extremes, such as increased drought and flooding, which are increasing threats to people and ecosystems. But there are also changes in general water availability, for example in soil moisture, which is important for agriculture, or in groundwater recharge, which is important for sustainable groundwater use.
However, inconsistencies between the results of different global hydrological models make these model-based conclusions uncertain. These inconsistencies have not yet been adequately quantified and existing assessment approaches provide limited information on how models could be improved.
This new study is the first to use large-scale correlations between climate and hydrological variables to reveal differences between models and observations. In particular, the correlations between climate and hydrological variables - so-called functional relationships - provide an overview of how the global hydrological cycle works. How much does groundwater recharge depend on rainfall and how strong is the influence of other factors, such as geology? The answers to these questions are extremely important but are often not available for large areas of the land surface, which is reflected in inconsistencies between models.
Associate Professor A. Koutroulis and Dr. M. Grillakis from the Technical University of Crete, contributed to the simulation of the global hydrological cycle using an open-source model developed for the simulation of land surface processes at both global and local scales.
The researchers note that they are looking for new methods to evaluate these highly important models, both to inform decision-makers about the reliability of the models' results and to help improve them further. This offers the potential for fundamental advances in global hydrology and can be a focal point for hydrological research, in particular for model evaluation.
Gnann, S., Reinecke, R., Stein, L., Wada, Y., Thiery, W., Müller Schmied, H., Satoh, Y., Pokhrel, Y., Ostberg, S., Koutroulis, A., Hanasaki, N., Grillakis, M., Gosling, S.N., Burek, P., Bierkens, M.F.P., Wagener, T. (2023). Functional relationships reveal differences in the water cycle representation of global water models. Nature Water DOI: 10.1038/s44221-023-00160-y
